Définition de la liaison covalente

Une liaison covalente est un type de liaison chimique dans laquelle deux atomes d’éléments identiques ou différents partagent une ou plusieurs paires d’électrons de valence afin de compléter leurs octets respectifs. Ce type de liaison est celui qui se produit le plus fréquemment parmi les éléments non métalliques, mais dans certains cas, il implique également certains métaux de transition et métalloïdes.

Les liaisons covalentes sont le type de liaison ou de liaison chimique qui maintient ensemble tous les atomes qui composent les molécules telles que l’eau, le dioxyde de carbone et le glucose, ou les solides moléculaires tels que le graphite et le diamant, pour n’en nommer que quelques-uns. D’autre part, les liaisons covalentes sont le type de liaison par excellence présent dans les composés organiques qui rendent la vie possible, notamment dans les protéines, les acides aminés, les graisses et les triglycérides, les glucides, etc.

Le concept de liaison covalente est facile à retenir si l’on considère le mot covalent tel que formé par les mots « partage » et « valence », indiquant que ce type de liaison implique presque exclusivement les électrons situés dans les orbitales de la coquille de valence des éléments liés . .

La liaison covalente est le type de liaison opposé à la liaison ionique, dans laquelle au lieu de partager des électrons, l’un des atomes enlève les électrons de l’autre, le premier acquérant une charge électrique négative tandis que le second reste chargé positivement. Ces espèces sont appelées ions (anions les premiers et cations les seconds) et sont maintenues ensemble par l’attraction électrostatique qui se produit entre les ions de charges opposées.

Caractéristiques des liaisons covalentes

Les liaisons covalentes ont plusieurs caractéristiques qui les distinguent clairement des liaisons ioniques et métalliques. Certains d’entre eux sont :

• Ils se forment principalement entre des éléments non métalliques ou entre des éléments ayant des électronégativités relativement proches. Une différence d’électronégativité égale ou inférieure à 1,7 a été arbitrairement choisie pour définir une liaison comme covalente.
• Les liaisons covalentes sont en moyenne plus faibles que les liaisons ioniques . L’énergie nécessaire pour rompre une mole d’une liaison covalente typique est généralement comprise entre 150 et 400 kJ/mol, alors que pour une liaison ionique, il faut généralement entre 600 et 4 000 kJ/mol, voire plus.
• Ils donnent naissance à des composés moléculaires , qui ont généralement des points de fusion et d’ébullition beaucoup plus bas que les composés ioniques (à l’exception des solides moléculaires comme le graphite et le diamant, qui ont des points de fusion très élevés).
• Ils sont directionnels , ce qui signifie que, dans les atomes qui forment plusieurs liaisons covalentes, celles-ci sont orientées préférentiellement dans certaines directions, donnant lieu à des géométries moléculaires caractéristiques pour chaque substance moléculaire. Par exemple, dans le cas de l’ammoniac (NH ₃ ), les trois liaisons covalentes avec l’hydrogène sont orientées le long des bords d’une pyramide à base trigonale, tandis que dans le borane (BH 3 ₎ , les trois liaisons forment un triangle équilatéral, donnant naissance à une géométrie plane trigonale.
• Les liaisons covalentes sont plus courtes que les liaisons ioniques . Alors que dans la plupart des composés ioniques, les noyaux sont distants de 160 à 370 pm, dans le cas des composés covalents, cette distance est comprise entre environ 80 et 200 pm pour la grande majorité des liaisons covalentes simples, à quelques exceptions près qui se rapprochent de 260 pm. .
• La longueur de la liaison diminue avec l’ordre des liaisons , ce qui signifie que, pour la même paire d’atomes, la liaison se raccourcit à mesure que davantage d’électrons sont partagés.

Types de liaisons covalentes

Les liaisons covalentes sont très courantes et elles sont également très variées, pouvant être classées selon différents critères. Les critères les plus importants pour la classification des liaisons covalentes et les types de liaisons incluses dans chacune d’elles sont présentés ci-dessous.

Types de liaisons covalentes selon la différence d’électronégativité

La différence d’électronégativité détermine à quel point les électrons sont partagés lorsqu’une liaison covalente est formée. Sur la base de ce critère, on peut distinguer deux types de liaisons covalentes :

liaisons covalentes polaires

Ils se forment lorsque deux éléments dont la différence d’électronégativité est comprise entre 0,4 et 1,7 sont joints (ces plages sont quelque peu arbitraires). Dans ce type de liaisons, les électrons ne sont pas partagés également puisque l’atome le plus électronégatif retient le nuage d’électrons plus longtemps autour de lui que le moins électronégatif, acquérant une charge négative partielle tandis que le moins électronégatif acquiert une charge partielle positive. .

Cette séparation de charges s’appelle un dipôle électrique et c’est la raison pour laquelle ce type de liaison est appelé une liaison polaire. La séparation de charge est mesurée par le moment dipolaire de la liaison. Les composés qui possèdent des liaisons polaires peuvent ou non être des molécules polaires, selon que la somme vectorielle de tous les moments dipolaires donne un moment dipolaire net résultant.

liaisons covalentes non polaires

Ce sont les liaisons covalentes qui se forment entre les atomes qui ont une différence d’électronégativité inférieure à 0,4. Dans ce type de liaison, on suppose qu’un dipôle n’est pas formé, la liaison est donc dite non polaire.

Certaines personnes reconnaissent une sous-classe de liaison covalente non polaire qu’ils appellent une liaison covalente pure, qui se produit lorsque deux atomes exactement identiques du même élément sont liés de manière covalente (en plus d’être le même élément, les deux atomes doivent également posséder la même hybridation) . C’est la liaison covalente parfaite dans laquelle les électrons sont complètement également partagés et nous pouvons dire avec certitude que le moment dipolaire est nul.

Types de liaisons covalentes selon le chevauchement des orbitales atomiques (Valence Bond Theory)

La théorie de la liaison de Valence établit que, pour que la liaison covalente se forme, les orbitales atomiques de valence des deux atomes liés doivent se chevaucher, sinon elles ne pourront pas partager d’électrons. Selon cette théorie, ces orbitales peuvent se chevaucher de deux manières, donnant lieu à deux types de liaisons covalentes :

liaisons σ (sigma)

La liaison sigma est formée par le chevauchement frontal des lobes orbitaux atomiques, c’est pourquoi cette liaison est formée le long de la ligne joignant les deux noyaux. Deux atomes liés ne peuvent former qu’une liaison σ entre eux en raison de restrictions liées aux orientations des orbitales atomiques, car si une orbitale pointe dans une direction, les autres orbitales de la couche de valence doivent nécessairement pointer dans une direction différente.

liaisons π (pi)

Ce sont celles formées par recouvrement latéral d’orbitales atomiques, généralement des orbitales atomiques pures de type pod. Ces liaisons ne se forment que lorsque deux atomes partagent plus d’une paire d’électrons, pouvant former plus d’une liaison pi.

Les électrons qui sont partagés dans les liaisons pi sont situés au-dessus et en dessous ou sur les côtés de la ligne qui relie les deux noyaux, mais ils ne traversent jamais cette ligne.

Types de liaisons covalentes selon l’ordre des liaisons ou le nombre de paires d’électrons partagés

Comme mentionné précédemment, dans une liaison covalente, deux atomes peuvent partager une ou plusieurs paires d’électrons. Ce nombre de paires d’électrons partagés est connu sous le nom d’ordre des liaisons. Sur la base de cet ordre de liaison, les liaisons covalentes peuvent être classées comme :

liaison covalente simple

Cela se produit lorsque deux atomes partagent une seule paire d’électrons. Les liaisons covalentes simples sont toujours des liaisons σ.

double liaison covalente

C’est la liaison covalente dans laquelle deux paires d’électrons sont partagées. L’une des paires d’électrons forme une liaison σ entre les deux noyaux, tandis que la seconde paire forme une liaison π. Il est important de comprendre que bien qu’on l’appelle une double liaison et qu’on la considère comme constituée d’une liaison σ et d’une liaison π, la double liaison est en fait une simple liaison.

triple liaison covalente

Il se forme lorsque deux atomes partagent trois paires d’électrons. Dans ce cas, la liaison est composée d’une liaison σ et de deux liaisons π. Cependant, ces deux liaisons π forment un cylindre creux où les quatre électrons π se rencontrent tandis que les deux électrons σ se rencontrent au milieu.

Autres types spéciaux de liaisons covalentes

Liaisons covalentes datives ou coordonnées

Dans la plupart des liaisons covalentes, les deux atomes liés contribuent à un électron pour former chaque paire d’électrons de liaison. Cependant, il existe un type particulier de liaison covalente qui est assez courant et qui se forme à la suite d’une réaction acide-base de Lewis.

Dans ces cas, un seul des deux atomes contribue à la paire d’électrons pour former la liaison covalente. Ce type spécial de liaison est appelé une liaison dative (pour des raisons évidentes, puisqu’un seul des atomes donne ou apporte les électrons nécessaires à la liaison) ou coordonnée. C’est le type de liaison covalente qui caractérise les composés de coordination.

Liaisons covalentes de trois noyaux ou trois centres

Dans certaines molécules spéciales, des liaisons covalentes peuvent être formées dans lesquelles la même paire d’électrons est partagée entre plus de deux atomes. Tel est le cas des cations allyle dans lesquels une double liaison covalente est conjuguée à un carbocation vicinal, formant une liaison π qui englobe les trois atomes permettant aux deux électrons π de se déplacer librement d’une extrémité à l’autre de la liaison. C’est ce qu’on appelle la relocalisation.

Exemples de liaisons covalentes courantes

Voici quelques exemples de liaisons covalentes :

• C–H
• C–C
• C–N
• N–N
• N=N
• C=N
• CO
• C=O
• OU = OU
• OH
• Br–Br
• C–F
• C ≡ C
• N ≡ N
• C ≡ N

Les références

Définition de. (sd). Définition de covalent . https://definicion.de/covalente/

Fernandes, AZ (2021, 10 mai). Liaison covalente : caractéristiques et types (avec exemples) . Tout compte. https://www.todamateria.com/enlace-covalente/

Jhoanell, J. (2021, 18 novembre). Liaison covalente . Concept ABC. https://conceptoabc.com/enlace-covalente/

Textes libres. (2020, 30 octobre). 7.5 : Forces des liaisons ioniques et covalentes . Textes libres espagnols. https://espanol.libretexts.org/Quimica/Libro%3A_Quimica_General_(OpenSTAX)/07%3A_Enlace_Quimico_y_Geometria_Molecular/7.5%3A_Fortaleza_de_los_enlaces_ionicos_y_covalentes

Martín, M. (2020, 17 mars). Lorsque nous parlons de liaisons covalentes, nous nous référons à un type spécifique de . Caractéristiques. https://www.caracteristicas.pro/enlaces-covalentes/

Significations. (2020, 15 décembre). Liaison covalente . https://www.significados.com/enlace-covalente/